Penicillium rubens

Penicillium rubens é unha especie de fungo do xénero Penicillium e foi a primeira especie que se soubo podía producir o antibiótico penicilina (aínda que a súa identificación como tal foi tardía). Foi descrito por Philibert Melchior Joseph Ehi Biourge en 1923. Polo descubrimento da penicilina a partir desta especie Alexander Fleming compartiu o Premio Nobel de Medicina e Fisioloxia de 1945 (pero daquela identifícouse a cepa como Penicillium rubrum). O tipo de mofo orixinal que producía a penicilina foi identificado ao longo do tempo como Penicillium rubrum, P. notatum e P. chrysogenum, entre outros, pero comparacións xenómicas e análises filoxenéticas feitas en 2011 resolveron que se tataba de P. rubens. É a mellor fonte de penicilinas e produce bencilpenicilina (G), fenoximetilpenicilina (V) e octanoilpenicilina (K). Tamén produce outros importantes compostos bioactivos como a andrastina, crisoxina, funxisporina, roquefortina e sorbicilinas.

 Historia 

O microbiólogo francés Philibert Melchior Joseph Ehi Biourge foi o primeiro en describir a especie P. rubens en 1923. A súa importancia medicinal foi descuberta polo médico inglés Alexander Fleming. En 1928, Fleming atopou que un dos cultivos bacterianos (de Staphylococcus aureus) cos que estaba traballando fora contaminado con mofos e que na área arredor de onde crecía o mofo estaba inhibido o crecemento bacteriano. Supuxo que o fungo producía unha substancia antibacteriana á que lle deu o nome de penicilina. Despois de realizar unha serie de probas experimentais, publicou o seu descubrimento en xuño de 1929 no British Journal of Experimental Pathology. Coa axuda do seu colega Charles J. La Touche, Fleming identificou o fungo como Penicillium rubrum.

Pero Charles Thom do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos en Peoria, Illinois, comparou o espécime coa súa colección de especies de Penicillium e corrixiu a especie como P. notatum. Na súa publicación de 1931, resolveu que P. notatum era membro do complexo de especies de P. chrysogenum, que el describira en 1910. P. notatum fora descrito polo químico sueco Richard Westling en 1811. Thom adoptou e popularizou o uso de P. chrysogenum. Despois de que se descubriron outras novas especies e dos reexames taxonómicos que se produciron, recoñecéronse tres especes, P. notatum, P. meleagrinum e P. cyaneofulvum, como incluídas en P. chrysogenum. O Sétimo Congreso Botánico Internacional celebrado en Vienna, Austria en 2005 adoptou o nome P. chrysogenum como nome conservado (nomen conservandum).

As secuencias xenómicas completas e as análises filoxenéticas, especialmente usando as secuencias da β-tubulina, en 2011 mostraron que P. notatum é, en realidade, P. rubens, e que P. chrysogenum é unha especie diferente.

 Bioloxía 
miniatura|Penicillium rubens (CBS 205.57 = NRRL 824 = IBT 30142), o produtor de penicilina orixinal de Fleming. A–C. Colonias de sete días a 25°C. A. Colonias en ágar de extracto de lévedo de Czapek. B. Colonias e ágar de extracto de malte. C. Colonias en ágar de sacarosa de extracto de lévedos. D–H. Condióforos. I. Conidios. Barras = 10 µm.

P. rubens é un fungo común en ambientes interiores. Xunto con Cladosporium halotolerans e Aspergillus niger, é un dos mofos molestos que aparecen cando a humidade é alta. É o mofo máis resistente, xa que precisa menos auga para o seu crecemento e propagación. Ten unha superficie suave e aveludada. Os filamentos que portan as esporas, os conidióforos, son suaves e miden de 200 a 300 µm de lonxitude. A superficie pilosa ten penicilios de 8-12 µm de longo. Os conidios son de paredes suaves, de forma elipsoidal, miden 2,5-4,0 µm de longo e son azuis ou azul-verdosos. A especie ten varias cepas, das cales a máis importante é a cepa que descubriu Fleming (designada como CBS 205.57 ou NRRL 824 ou IBT 30142) da cal se descubriu a primeira penicilina, e outra cepa importante é a cepa Wisconsin (NRRL1951) obtida a partir do melón cantalupo en Peoria, Illinois, que en 1944 se utilizou para a produción industrial de penicilina G. A propia cepa Wisconsin orixinal fora producida dando lugar a diversas cepas.

 Xenoma 

P. rubens ten catro cromosomas. O xenoma da cepa Wisconsin é o máis estudado. O xenoma nuclear da cepa 54-1255, considerada un baixo produtor de penicilina, ten un tamaño de 32,19 Mb. Nel hai 13.653 marcos de lectura abertos (ORFs), incluíndo 592 pseudoxenes probables e 116 ORFs truncados. Tres xenes, concretamente pcbAB, pcbC e penDE, constitúen o sitio central para a biosíntese de penicilina. Están distribuídos en agrupamentos ou clusters entre outros (ORFs) nunha rexión de 58,8 kb, no cromosoma 2. pcbAB codifica un encima α-aminoadipoil-L-cisteinil-D-valina sintetase, pcbC codifica isopenicilinaN (IPN) sintase e penDE codifica acil-CoA:isopenicilinaN aciltransferase. A cepa altamente produtora de penicilina NCPC10086 ten un xenoma lixeiramente máis longo de 32,3 Mb, que contén aproximadamente uns 13.290 xenes codificantes de proteínas. Hai polo menos 69 xenes que non están presentes na cepa 54-1255. O xene Pch018g00010 que codifica encimas do metabolismo do glutatión considérase o factor clave para o aumento da produción de penicilina observado nesta cepa.

O xenoma mitocondrial consta de 31.790 pares de bases e 17 ORFs. Os encimas sintetizados do xenoma nuclear non son dabondo para unha síntese completa de penicilina. Os encimas da vía biosintética final, como a acil-CoA:isopenicilinaN aciltransferase28 e a fenilacetil-CoA ligase sintetízanse en orgánulos celulares separados chamados microcorpos (peroxisomas). O xene pex11, que favorece a abundancia de microcorpos, é esencial para controlar a cantidade de síntese de penicilina; canto máis se activa este xene (maior expresión), máis penicilina se produce.

 Usos 

P. rubens é a principal fonte dunha clase de antibióticos, as penicilinas. A especie produce tres de tales compostos, a bencilpenicilina (G), a fenoximetilpenicilina (V) e a octanoilpenicilina (K). A penicilina G é o primeiro composto natural illado que foi utilizado como antibiótico. Tamén é a fonte de cefalosporinas.

 Notas 

Categoría:Penicillium
Categoría:Penicilinas
Categoría:Fungos